基于udk技術(shù)的虛擬博物館仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 04:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、四樓展廳組成，周邊場(chǎng)景則包括樹(shù)木、停車場(chǎng)、警衛(wèi)室和戶外文物等。本系統(tǒng)采用AutoCAD、3DS MAX、Maya、ZBrush、Photoshop、BodyPainter等工具構(gòu)建三維場(chǎng)景，利用UDK實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景漫游。具體工作步驟包括三維建模及貼圖、UDK虛擬場(chǎng)景制作、實(shí)時(shí)布料動(dòng)畫(huà)、自動(dòng)漫游制作、交互漫游實(shí)現(xiàn)等。（1）博物館場(chǎng)景創(chuàng)建本系統(tǒng)主要采用3DS MAX 工具進(jìn)行場(chǎng)景建模工作。為了讓3DS MAX單位與引擎單位比例一致，首先通過(guò)3DS MAX 的“Customize”“Units Setup”菜單項(xiàng)打開(kāi)單位設(shè)置對(duì)話框，將系統(tǒng)顯示單位設(shè)置為“Generic Unit”，其次在3DS MAX 的“Snaps Toggle”工具條上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的“Grid and Snap Settings”對(duì)話框的“Home Grid”參數(shù)下，將“Grid spacing”值設(shè)為16，將“Major Lines Every Nth Grid Lines”值設(shè)為8，如圖46所示。圖46 3DS MAX單位設(shè)置在UDK中，6英尺的人物高度為96單位，從而可以得出UDK中1單位約等于2厘米，以此作為尺寸依據(jù)，參照CAD圖紙，最終制作的博物館外館場(chǎng)景如圖47所示，這里采用了3DS MAX的多邊形建模技術(shù)，整個(gè)場(chǎng)景多邊形面數(shù)為3516個(gè)，三角形面數(shù)為6953個(gè)。圖47 博物館外館場(chǎng)景線框圖（2）具體文物模型及貼圖制作具體的出土文物，如馬車、陶器等，在建模時(shí)主要采用Maya、Photoshop和ZBrush工具，其中Maya工具用于根據(jù)數(shù)碼照片創(chuàng)建文物模型，Photoshop工具用于制作模型貼圖及法線貼圖，ZBrush工具用來(lái)增加模型的細(xì)節(jié)效果和映射法線。模型及貼圖制作流程包括制作三維模型、展開(kāi)模型UV、繪制模型貼圖、制作法線貼圖等幾個(gè)步驟。 本系統(tǒng)利用UDK的場(chǎng)景編輯器及PhysX物理引擎完成場(chǎng)景及特效制作。（1）場(chǎng)景設(shè)計(jì)利用UDK的內(nèi)容瀏覽器組件可以導(dǎo)入博物館數(shù)字資源，其基本步驟為：1)在UDK的菜單上選擇“View”“Browser Windows”“Content Browser”，打開(kāi)內(nèi)容瀏覽器；2)點(diǎn)擊內(nèi)容瀏覽器的Import按鈕，導(dǎo)入利用3DS MAX、Maya、Photoshop等制作的靜態(tài)模型及貼圖信息；3)利用材質(zhì)編輯器，將UV貼圖及法線貼圖組合為模型材質(zhì)，如圖48所示；4)在靜態(tài)模型編輯器中，通過(guò)設(shè)置“LodInfo”屬性的“Elements”項(xiàng)，將材質(zhì)賦予模型信息；5)通過(guò)場(chǎng)景編輯器，依照文物在博物館中的實(shí)際擺放位置設(shè)計(jì)虛擬場(chǎng)景；6)添加平行光、太陽(yáng)光、鏡頭光暈、大氣等效果，完成場(chǎng)景設(shè)計(jì)。圖48 材質(zhì)編輯器（2）特效制作實(shí)時(shí)布料動(dòng)畫(huà)為了加強(qiáng)場(chǎng)景漫游的真實(shí)感，本系統(tǒng)利用Maya骨骼動(dòng)畫(huà)和UDK的布料系統(tǒng)制作了實(shí)時(shí)飄動(dòng)的紅旗效果，具體方法為：1)利用Maya制作紅旗骨骼及基本動(dòng)畫(huà)；2)利用UDK提供的ActorX插件將紅旗骨骼導(dǎo)入到UDK的動(dòng)畫(huà)編輯工具，并設(shè)置“Cloth Bones”、“Enable Cloth Tearing”等屬性，如圖49所示；圖49 骨骼動(dòng)畫(huà)編輯器3)利用Photoshop制作帶Alpha通道的紅旗貼圖，并利用UDK的材質(zhì)編輯器制作紅旗材質(zhì)；4)將材質(zhì)與Maya中的骨骼動(dòng)畫(huà)相關(guān)聯(lián)；5)在相關(guān)場(chǎng)景中添加帶有骨骼動(dòng)畫(huà)的模型，并設(shè)置Cloth面板中的“Cloth Awake On Startup”、“Cloth Wind”、“Enable Cloth Simulation”等屬性，布料模擬效果如圖410所示。圖410 實(shí)時(shí)布料動(dòng)畫(huà)效果自動(dòng)漫游通過(guò)UDK的Matinee編輯器實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：1)向場(chǎng)景中添加攝像機(jī)；2)打開(kāi)UDK的腳本代碼工具Kimset，并添加Matinee編輯器；3)雙擊Matinee編輯器，在編輯界面中添加Camera控制組，并通過(guò)關(guān)鍵幀記錄攝像機(jī)的位置變換，利用線性插值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)平滑動(dòng)畫(huà)；4)通過(guò)添加音軌為漫游過(guò)程添加解說(shuō)詞，如圖411所示；5)通過(guò)添加攝像機(jī)控制類，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的運(yùn)行；6)通過(guò)AmbientSoundSimple類，為場(chǎng)景添加背景音樂(lè)。圖411 自動(dòng)漫游路徑編輯4．交互漫游功能實(shí)現(xiàn)交互漫游中需要解決的問(wèn)題有碰撞檢測(cè)、事件觸發(fā)、用戶UI、界面HUD的顯示等。（1）碰撞檢測(cè)如果場(chǎng)景結(jié)構(gòu)復(fù)雜，物體較多，可以通過(guò)UDK構(gòu)建靜態(tài)物體包圍盒來(lái)簡(jiǎn)化物體之間的碰撞檢測(cè)。具體方法為，在UDK的靜態(tài)物體編輯器的菜單中，通過(guò)“Collision”菜單設(shè)置不同級(jí)別的碰撞檢測(cè)，如圖412所示。對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景，在利用3DS MAX等建模工具導(dǎo)出為UDK支持格式時(shí)，應(yīng)拆分為不同物體導(dǎo)出，而后在場(chǎng)景編輯器中重新組合。圖412 UDK支持多個(gè)級(jí)別的碰撞檢測(cè)（2）事件觸發(fā)UDK中的事件觸發(fā)組件包括自動(dòng)觸發(fā)、交互觸發(fā)等多種類型，可根據(jù)不同情況設(shè)置不同的觸發(fā)類型，從而帶給用戶良好的交互體驗(yàn)。例如，在場(chǎng)景的入口和出口處應(yīng)用自動(dòng)觸發(fā)器，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)虛擬場(chǎng)景的切換；對(duì)需要解說(shuō)的文物應(yīng)用自動(dòng)觸發(fā)器，到用戶走近文物時(shí)，可以自動(dòng)觸發(fā)對(duì)文物的解說(shuō)，類似現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的紅外感應(yīng)；對(duì)需要用戶進(jìn)一部了解的文物應(yīng)用交互觸發(fā)器，可以利用UI界面顯示文物等級(jí)、出土?xí)r間、文物描述等信息。在UDK中，事件觸發(fā)范圍為圓柱體區(qū)域，可以通過(guò)設(shè)置圓柱體的高度和半徑來(lái)修改事件觸發(fā)范圍，如圖413所示。圖413 事件觸發(fā)及其包圍盒（3）用戶操作菜單可以利用UDK的UI編輯器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)菜單功能，通過(guò)Photoshop設(shè)計(jì)好帶有Alpha通道的圖形用戶界面，并將之以貼圖格式導(dǎo)入U(xiǎn)DK，而后在UI編輯器中，可以利用這些貼圖作為界面和按鈕背景，另外，對(duì)于UI中Image、Label、Button等控件，可以編寫(xiě)Kimset腳本實(shí)現(xiàn)用戶交互，UI設(shè)計(jì)器如圖414所示。圖414 UI編輯器（4）界面HUDHUD是平視顯示器（Head Up Display）的簡(jiǎn)稱，是目前普遍運(yùn)用在航空器上的飛行輔助儀器。平視的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。這是一個(gè)從軍事領(lǐng)域起源的技術(shù)，可以把一些重要的戰(zhàn)術(shù)信息顯示在正常觀察方向的視野范圍內(nèi)，而同時(shí)又不會(huì)影響對(duì)于環(huán)境的注意，也不用總是轉(zhuǎn)移視線去專門(mén)觀察儀表板上的指針和數(shù)據(jù)。在虛擬博物館系統(tǒng)中借鑒了這個(gè)概念，把制作單位等信息以類似HUD的方式顯示在交互漫游畫(huà)面上。當(dāng)然要獲得這些信息可以有別的方式，菜單有著專門(mén)的界面，可以容納更大的信息量，但卻不能和漫游畫(huà)面同時(shí)出現(xiàn)。調(diào)出菜單意味著中斷漫游流程，HUD則在提供必要信息的同時(shí)完全避免了這個(gè)問(wèn)題。使用HUD需要利用Unreal3引擎提供的支持面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的UnrealScript語(yǔ)言，類似C語(yǔ)言風(fēng)格。通過(guò)建立VRMuseumInfo、VRPawn、VRPlayerController、VRHud等類，可以實(shí)現(xiàn)界面HUD的繪制，其中的核心代碼為：class VRHUD extends UTHUD。var const Texture2D LogoHudTexture。function DrawGameHud(){ DrawLogo()。 //繪制其他，此處代碼省略...}function DrawLogo(){ local vector2d Pos。 = 。 = 。 (,)。 (255,255,255,80)。 (LogoHudTexture, 512, 512, 0, 0, 512, 512)。}defaultproperties{ LogoHudText
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